NO339232B1

NO339232B1 - Method, computer and object for simulating compressible multiphase fluid flow to characterize an underground structure containing a fracture corridor

Info

Publication number: NO339232B1
Application number: NO20101257A
Authority: NO
Inventors: Frode Bratvedt; Kyrre Bratvedt; Vsevolod Laptev; Sanjoy Kumar Khataniar
Original assignee: Logined Bv
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2016-11-21
Also published as: US20110082676A1; CA2720638C; NO20101257L; CA2720638A1; WO2009155274A1; US8630831B2

Description

[0001]For bedre å forstå innholdet (f.eks. hydrokarboner, ferskvann, osv.) i et reservoar i en underjordisk formasjon, kan karakterisering av reservoaret [0001] To better understand the contents (eg hydrocarbons, fresh water, etc.) of a reservoir in a subterranean formation, characterization of the reservoir can

gjennomføres ved bruk av geologiske modelleringsteknikker. Moderne geologiske modelleringsteknikker leder industrien til rutinemessig å bygge forholdsvis store og detaljerte tre-dimensjonale geocellulare modeller. Disse modeller kan for det inneværende variere i størrelse fra 10 til 100 millioner rutenettceller, og er voksende. Dette har resultert i et stadig økende gap mellom strømningssimuleringskapasitet og ønsket om å bygge reservoar-simuleringsmodeller i geologisk skala. carried out using geological modeling techniques. Modern geological modeling techniques lead the industry to routinely build relatively large and detailed three-dimensional geocellular models. These models can currently vary in size from 10 to 100 million grid cells, and are growing. This has resulted in an ever-increasing gap between flow simulation capacity and the desire to build reservoir simulation models on a geological scale.

[0002]I tillegg til ren størrelse, kan sterk heterogenitet i de geologiske modeller danne beregningsmessige problemer under strømningssimulering. Geologiske modeller kan trenge å bruke forholdsvis små celler som har reservoaregenskaper med høy kontrast for tilfredsstillende å fange opp reservoarets heterogenitet. Dessuten kan det innenfor en geologisk modell ofte være en forholdsvis liten andel av aktive (porøse og permeable) celler som er spredt fordelt. Disse faktorene kan resultere i forholdsvis kompleks hydraulisk konnektivitet. Tradisjonelle endelige differanse-strømningssimulatorer er ikke designet til å håndtere slike geologiske modeller effektivt, og må ofte ty til en behandling med oppskalering av rutenettet for å oppnå praktiske beregningstider. Denne oppskaleringsprosessen reduserer imidlertid den oppløsning for hvilken man nøyaktig kan finne løsninger for strømningens oppførsel, slik at man mister fordelene ved den detaljerte geologiske karakterisering. [0002] In addition to sheer size, strong heterogeneity in the geological models can create computational problems during flow simulation. Geological models may need to use relatively small cells that have high-contrast reservoir properties to satisfactorily capture reservoir heterogeneity. Furthermore, within a geological model there can often be a relatively small proportion of active (porous and permeable) cells that are scattered. These factors can result in relatively complex hydraulic connectivity. Traditional finite-difference flow simulators are not designed to handle such geological models efficiently, and often have to resort to grid upscaling processing to achieve practical computation times. However, this upscaling process reduces the resolution at which one can accurately find solutions for the behavior of the flow, so that one loses the benefits of the detailed geological characterization.

[0003]I tillegg kan tilstedeværelsen av frakturer i et reservoar utgjøre en ytterligere utfordring ved modellering av reservoaret. Den alminnelige løsningsmåte for modellering av frakturerte reservoarer har vært å idealisere det frakturerte reservoar som et dobbelt porøst og permeabelt medium ved gjensidig påvirkning mellom matriks og fraktur-rutenettceller. Dette konsept har blitt forlenget til flere samvirkende porøse medier, for svært komplekse, frakturerte reservoarer, typisk karbonatreservoarer. Dette er typisk en akseptabel metode for reservoarer som domineres av småskala frakturer, typisk mye mindre enn simulering av rutenettceller. Det er typisk forholdsvis få frakturkorridorer tilstede i reservoarer, og disse store strukturer kan virke som strømningsbarrierer hvis de er sementert eller som fluidhovedveier. Frakturkorridorer er en ekstraordinær klynge av et stort antall av kvasiparallelle strukturer. De kan beskrives deterministisk ved hjelp av reservoar-karakteriseringsteknikker, og de oppviser en av de større faktorer som påvirker strømningen i reservoaret. Selv om dimensjonene av frakturkorridorer er mye større enn dimensjonen av en enkelt fraktur, er det fremdeles et problem med å finne løsninger for frakturkorridorer ved bruk av det standard simulerings-rutenett i grov skala: tykkelsen av frakturkorridorer er mye mindre enn den typiske størrelse av cellen, og retningen kan også være forskjellig fra rutenett-orienteringen. Uten riktig oppløsning er det ingen tillit til fremskaffede resultater. [0003] In addition, the presence of fractures in a reservoir can pose a further challenge when modeling the reservoir. The common solution for modeling fractured reservoirs has been to idealize the fractured reservoir as a doubly porous and permeable medium by mutual influence between matrix and fracture grid cells. This concept has been extended to multiple interacting porous media, for highly complex, fractured reservoirs, typically carbonate reservoirs. This is typically an acceptable method for reservoirs dominated by small-scale fractures, typically much smaller than grid cell simulation. There are typically relatively few fracture corridors present in reservoirs, and these large structures can act as flow barriers if they are cemented or as fluid highways. Fracture corridors are an extraordinary cluster of a large number of quasi-parallel structures. They can be described deterministically using reservoir characterization techniques, and they represent one of the major factors affecting reservoir flow. Although the dimensions of fracture corridors are much larger than the dimension of a single fracture, there is still a problem in finding solutions for fracture corridors using the standard coarse-scale simulation grid: the thickness of fracture corridors is much smaller than the typical size of the cell , and the direction can also be different from the grid orientation. Without the correct resolution, there is no confidence in the results obtained.

[0004]Beslektet teknikk er angitt i følgende publikasjoner: US 2008133186 A1; Aarnes et al: "Multiscale Mixed/Mimetic Methods on Comer-Point Grids", J. Computational Geosciences, Vol 12 No 3, 30 January 2008; Lunati et al: Multiscale finite-volume Method for compressible multiphase flow in porous media", Journal of Computational Physics2006, pp. 616-636; og Stenerud et al: "Adaptive Multiscale Streamline Simulation and Inversion for High-Resolution", Feb. 26, 2007, SPE 106228, [0004] Related art is disclosed in the following publications: US 2008133186 A1; Aarnes et al: "Multiscale Mixed/Mimetic Methods on Comer-Point Grids", J. Computational Geosciences, Vol 12 No 3, 30 January 2008; Lunati et al: Multiscale finite-volume Method for compressible multiphase flow in porous media", Journal of Computational Physics2006, pp. 616-636; and Stenerud et al: "Adaptive Multiscale Streamline Simulation and Inversion for High-Resolution", Feb. 26 , 2007, SPE 106228,

SAMMENFATNING SUMMARY

[0005]Generelt, for å simulere en underjordisk struktur med frakturkorridorer, brukes en modell til å representere den underjordiske struktur, hvor modellen også tilveiebringer en representasjon av frakturkorridorene. En strømlinje-simulering gjennomføres ved bruk av modellen. [0005] Generally, to simulate an underground structure with fracture corridors, a model is used to represent the underground structure, where the model also provides a representation of the fracture corridors. A streamline simulation is carried out using the model.

[0006]I et første aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte til simulering av komprimerbar flerfasefluidstrømning for å karakterisere en underjordisk struktur inneholdende en frakturkorridor, omfattende representering av den underjordiske struktur ved bruk av en modell, hvor modellen inkluderer et første rutenett og et annet, finere rutenett som oppløser frakturkorridoren til å definere en forbundet samling av celler og der rundt den forbundete samlingen av celler, er celler av det første rutenettet matematisk koblet til cellene av det andre rutenettet, og gjennomføring av, ved hjelp av en prosessor, en strømlinje-simulering ved bruk av modellen der et flerskala løsningsprogram løser med hensyn på trykk og flukser ved å anvende flerpunkts fluksapproksimasjon for cellegrenseflateflukser av et fluksfelt for tracing av strømlinjer som karakteriserer den underjordiske strukturen og frakturkorridoren, og der det flerskala løsnings-programmet tar hensyn til mobilitet og komprimerbarhet av det det kombrimerbare flerfase fluidet. [0006] In a first aspect, the invention provides a method for simulating compressible multiphase fluid flow to characterize an underground structure containing a fracture corridor, comprising representing the underground structure using a model, where the model includes a first grid and a second, finer grid which resolves the fracture corridor to define a connected collection of cells and there around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid, and performing, by means of a processor, a streamline simulation by using the model where a multiscale solution program solves with respect to pressures and fluxes by applying multipoint flux approximation for cell boundary surface fluxes of a flux field for tracing streamlines characterizing the subsurface structure and fracture corridor, and where the multiscale solution program takes into account mobility and compressibility rhet of the compressible multiphase fluid.

[0007]I et andre aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en datamaskin, omfattende et lagringsmedia for å lagre en rutenettstruktur som modellerer en underjordisk struktur, hvor rutenettstrukturen også representerer frakturkorridorer i den underjordiske struktur, og en prosessor for å representere den underjordiske struktur ved bruk av rutenett-strukturen, og utføre et strømlinje-løsningsprogram for å gjennomføre strømlinje-simulering av komprimerbar flerfasefluidstrømning for å produsere utgangsverdier ved bruk av rutenettstrukturen, der rutenettstrukturen omfatter et første rutenett og et annet, finere rutenett som representerer frakturkorridorene ved å oppløse frakturkorridoren til å definere en forbundet samling av celler, der rundt den forbundete samlingen av celler, er celler av det første rutenettet matematisk koblet til cellene av det andre rutenettet, og der et flerskala løsningsprogram løser med hensyn på trykk og flukser ved å anvende flerpunkts fluksapproksimasjon for cellegrenseflateflukser av et fluksfelt for tracing av strøm-linjer som karakteriserer den underjordiske strukturen og frakturkorridoren, der det flerskala løsningsprogrammet tar hensyn til mobilitet og komprimerbarhet av det det kombrimerbare flerfase fluidet. [0007] In a second aspect, the invention provides a computer, comprising a storage media for storing a grid structure that models an underground structure, where the grid structure also represents fracture corridors in the underground structure, and a processor for representing the underground structure using grid- structure, and execute a streamline solver program to perform streamline simulation of compressible multiphase fluid flow to produce output values using the grid structure, the grid structure comprising a first grid and a second finer grid representing the fracture corridors by resolving the fracture corridor to define a connected collection of cells, where around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid, and where a multiscale solution program solves with respect to pressures and fluxes by applying the multipoint flux approximation for cell boundaries eflat fluxes of a flux field for tracing streamlines characterizing the underground structure and fracture corridor, where the multiscale solution program takes into account mobility and compressibility of the compressible multiphase fluid.

[0008]I et tredje aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en gjenstand omfattende minst et datamaskinlesbart lagringsmedium inneholdende instruksjoner som ved utførelse bevirker en prosessor til å tilveiebringe en modell av et reservoar, hvor modellen inneholder en representasjon av en frakturkorridor i reservoaret, og gjennomføre strømlinje-simulering av komprimerbar flerfasefluidstrømning ved bruk av modellen som inneholder representasjonen av frakturkorridoren, der modellen omfatter et første rutenett som inkluderer geologisk bakgrunnsinformasjon om reservoaret og et annet, finere rutenett for representasjonen av frakturkorridorene ved oppløsning av frakturkorridoren til å definere en forbundet samling av celler, og der rundt den forbundete samlingen av celler, er celler av det første rutenettet matematisk koblet til cellene av det andre rutenettet, og der et flerskala løsningsprogram løser med hensyn på trykk og flukser ved å anvende flerpunkts fluksapproksimasjoner for cellegrenseflateflukser av et fluksfelt for tracing av strømlinjer som karakteriserer reservoaret og frakturkorridoren, der det flerskala løsningsprogrammet tar hensyn til mobilitet og komprimerbarhet av det det kombrimerbare flerfase fluidet [0008] In a third aspect, the invention provides an object comprising at least one computer-readable storage medium containing instructions which, when executed, cause a processor to provide a model of a reservoir, where the model contains a representation of a fracture corridor in the reservoir, and to perform streamline simulation of compressible multiphase fluid flow using the model containing the representation of the fracture corridor, the model comprising a first grid including geological background information about the reservoir and a second, finer grid for the representation of the fracture corridors by resolving the fracture corridor to define a connected collection of cells, and around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid, and where a multiscale solution program solves with respect to pressures and fluxes using multipoint flux approximations for the cell interface fluxes of a flux field for tracing streamlines characterizing the reservoir and fracture corridor, where the multiscale solution program takes into account mobility and compressibility of the compressible multiphase fluid

[0009]Foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i kravene 2-6,8 og 10-20. [0009] Preferred embodiments of the invention are stated in claims 2-6, 8 and 10-20.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0010]Fig. 1 er et flytdiagram av et generelt arbeidsforløp i henhold til en utførelse; [0010] Fig. 1 is a flow diagram of a general workflow according to one embodiment;

[0011]Fig. 2 illustrerer en hierarkisk rutenett-struktur som har et grovt rutenett og et fint rutenett for representering av en underjordisk struktur, i henhold til en utførelse; [0011] Fig. 2 illustrates a hierarchical grid structure having a coarse grid and a fine grid for representing an underground structure, according to one embodiment;

[0012]Fig. 3 er et skjematisk diagram av et eksemplifiserende arrangement som inkluderer en undergrunn med et reservoar som kan simuleres ved bruk av teknikker i henhold til enkelte utførelser; [0012] Fig. 3 is a schematic diagram of an exemplary arrangement that includes a subsurface with a reservoir that can be simulated using techniques according to some embodiments;

[0013]Fig. 4 er et blokkdiagram av en datamaskin som inkorporerer en simulator i henhold til en utførelse; og [0013] Fig. 4 is a block diagram of a computer incorporating a simulator according to one embodiment; and

[0014]Fig. 5 er et flytdiagram av en prosess for gjennomføring av strømlinje-simulering ved bruk av et flerskala mimetisk løsningsprogram, i henhold til en utførelse. [0014] Fig. 5 is a flow diagram of a process for performing streamline simulation using a multi-scale mimetic solution program, according to one embodiment.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

[0015]I den følgende beskrivelse, fremsettes tallrike detaljer for å tilveiebringe en forståelse av enkelte utførelser. Det vil imidlertid av de som har fagkunnskap innen teknikken forstås at andre utførelser kan praktiseres uten disse detaljer, og at tallrike variasjoner eller modifikasjoner fra de beskrevne utførelser er mulige. [0015] In the following description, numerous details are presented to provide an understanding of certain embodiments. However, it will be understood by those skilled in the art that other designs can be practiced without these details, and that numerous variations or modifications from the described designs are possible.

[0016]Som påpekt ovenfor, tilstedeværelsen av frakturer i en underjordisk struktur (eksempelvis et fluidreservoar) kan utgjøre en ytterligere utfordring ved modellering av reservoaret. Frakturer refererer til brudd i en underjordisk formasjon. En samling av frakturer kan tilveiebringe løp eller baner for fluidstrømning eller barrierer for fluidstrømning. Slike løp refereres til som frakturkorridorer. Et karbo-natreservoar er tilbøyelig til å ha naturlig dannede frakturer. For å forbedre utvinning av fluider fra frakturerte reservoarer, må en operatør ha en grundig forståelse av uttømmings- og fortrengningsegenskaper til de frakturerte reser voarer. Frakturkorridorer må plasseres i reservoaret i deres eksakte lokaliseringer, og de må eksplisitt modelleres i en rutenettstruktur. [0016] As pointed out above, the presence of fractures in a subterranean structure (for example, a fluid reservoir) can pose an additional challenge when modeling the reservoir. Fractures refer to breaks in an underground formation. A collection of fractures may provide pathways or pathways for fluid flow or barriers to fluid flow. Such runs are referred to as fracture corridors. A carbonate reservoir is prone to naturally occurring fractures. To improve the recovery of fluids from fractured reservoirs, an operator must have a thorough understanding of the depletion and displacement characteristics of the fractured reservoirs. Fracture corridors must be placed in the reservoir in their exact locations, and they must be explicitly modeled in a grid structure.

[0017]Frakturerte reservoarer er komplekse geologiske strukturer hvor fluider er lagret i matriksblokker og strømning opptrer i frakturene. Det innses at konven-sjonelle simuleringsmetoder kanskje ikke er i stand til å levere tilstrekkelig opp-løsning av de komplekse strømningsmønstre som kan utvikles når et frakturer! reservoar produseres. [0017] Fractured reservoirs are complex geological structures where fluids are stored in matrix blocks and flow occurs in the fractures. It is realized that conventional simulation methods may not be able to deliver sufficient resolution of the complex flow patterns that can develop when a fracture! reservoir is produced.

[0018]Generelt, i henhold til enkelte utførelser, en teknikk eller mekanisme for simulering av en underjordisk struktur (eksempelvis et fluidreservoar) med frakturkorridorer inkluderer opprettelse av en modell som tilveiebringer en representasjon av frakturkorridorene. Ved bruk av en slik modell kan da strømlinje-simulering gjennomføres for å karakterisere den underjordiske struktur. [0018] Generally, according to some embodiments, a technique or mechanism for simulating an underground structure (eg, a fluid reservoir) with fracture corridors includes creating a model that provides a representation of the fracture corridors. By using such a model, streamline simulation can then be carried out to characterize the underground structure.

[0019]En "strømlinje" kan tenkes på som en trajektorie for en partikkel i et hastighet/fluks-felt; angitt på en annen måte, en strømlinje refererer til et løp eller en bane som en partikkel vil ta gjennom et tre-dimensjonalt rom (eksempelvis reservoar) for en trykkløsning på et gitt tidspunkt. Det tre-dimensjonale domene for reservoaret dekomponeres i mange en-dimensjonale strømlinjer, og fluid-strømningsberegninger gjennomføres langs hver strømlinje. Gjennomføring av strømlinjesimulering refererer til generering av utgangsverdier ved bruk av et løsningsprogram i henhold til enkelte utførelser langs strømlinjer i den underjordiske struktur. En videre forklaring som vedrører strømlinjesimulering er gitt i US-patentpublikasjon nr. 2004/0015295, tilhørende Kyrre Bratvedt et al. [0019] A "streamline" can be thought of as a trajectory for a particle in a velocity/flux field; stated another way, a streamline refers to a run or path that a particle will take through a three-dimensional space (eg, reservoir) for a pressure solution at a given time. The three-dimensional domain for the reservoir is decomposed into many one-dimensional streamlines, and fluid flow calculations are performed along each streamline. Carrying out streamline simulation refers to the generation of output values using a solution program according to certain designs along streamlines in the underground structure. A further explanation relating to streamline simulation is given in US patent publication no. 2004/0015295, belonging to Kyrre Bratvedt et al.

[0020]Fig. 1 illustrerer et generelt arbeidsforløp i henhold til en utførelse. Prosessen på fig. 1 kan gjennomføres ved hjelp av programvare, maskinvare, fast programvare, forskjellig logikk, osv. (eller enhver kombinasjon av dette). Initialt opprettes en reservoarmodell (ved 102) for modellering av reservoaret uten hovedfrakturkorridorer. I enkelte implementeringer kan så frakturer representeres i reservoarmodellen, som en dobbelt porøsitetsmodell. I andre implementeringer er små frakturer ikke representert i reservoarmodellen. Bakgrunns-reservoarmodellen som ikke inneholder frakturkorridor-representasjonen kan være ethvert simuleringsrutenett representert som en samling av volumceller ved anvendelse av enhver diskretiseringsmetode for opprettelse av endelig volumceller, eksempelvis kubiske, polyedriske, perpendikulær-halveringslinje (perpendicular- bisector, PEBI) celler, osv. Selv om det vises til opprettelse av en reservoarmodell, påpekes det at i enkelte implementeringer kan flere realiseringer av reservoarmodellen opprettes, hvor forskjellige realiseringer av reservoarmodellen kan opprettes ved bruk av forskjellige teknikker. Reservoarmodellen inkluderer generelt et første rutenett som inkluderer geologisk bakgrunnsinformasjon for reservoaret. [0020] Fig. 1 illustrates a general workflow according to an embodiment. The process in fig. 1 can be implemented using software, hardware, firmware, different logic, etc. (or any combination thereof). Initially, a reservoir model is created (at 102) for modeling the reservoir without main fracture corridors. In some implementations, fractures can then be represented in the reservoir model, as a dual porosity model. In other implementations, small fractures are not represented in the reservoir model. The background reservoir model that does not contain the fracture corridor representation can be any simulation grid represented as a collection of volume cells using any discretization method for creating finite volume cells, e.g. cubic, polyhedral, perpendicular-bisector (PEBI) cells, etc. Even if reference is made to the creation of a reservoir model, it is pointed out that in some implementations several realizations of the reservoir model can be created, where different realizations of the reservoir model can be created using different techniques. The reservoir model generally includes an initial grid that includes geological background information for the reservoir.

[0021]I tillegg, blir en representasjon (annet rutenett) av frakturkorridorer opprettet (ved 104). Et eksempel på en teknikk for oppretting av representasjonen av frakturkorridorer er beskrevet i US-patentsøknad nr. 2008/0225640, tilhørende Mahmood Akbar et al. Igjen, selv om fig. 1 refererer til opprettelse av kun én representasjon av frakturkorridorer, påpekes det at i en forskjellig implementering kan det opprettes flere representasjoner av frakturkorridorer. [0021] Additionally, a representation (second grid) of fracture corridors is created (at 104). An example of a technique for creating the representation of fracture corridors is described in US Patent Application No. 2008/0225640, belonging to Mahmood Akbar et al. Again, although Fig. 1 refers to the creation of only one representation of fracture corridors, it is pointed out that in a different implementation, several representations of fracture corridors can be created.

[0022]Deretter kombineres reservoarmodellen og representasjonen av frakturkorridorene for å tilveiebringe en samlet modell (det første rutenett og det annet rutenett kombineres for å danne et simuleringsrutenett). I realiteten blir frakturkorridorene, som er representert av representasjonen, superponert på reservoarmodellen. Ved gjennomføring av superponeringen får bakgrunnsrutenettet (det første rutenett) som korresponderer til reservoarmodellen forbli uforandret, tilføyd ytterligere rutenettnoder som representerer frakturkorridorene. I enkelte utførelser opprettes en tre-dimensjonal (3D) rutenettmodell som kan brukes til simulering. [0022] The reservoir model and the representation of the fracture corridors are then combined to provide a unified model (the first grid and the second grid are combined to form a simulation grid). In reality, the fracture corridors, which are represented by the representation, are superimposed on the reservoir model. When performing the superimposition, the background grid (the first grid) corresponding to the reservoir model is allowed to remain unchanged, additional grid nodes representing the fracture corridors are added. In some embodiments, a three-dimensional (3D) grid model is created that can be used for simulation.

[0023]Strømlinje-simulering blir deretter gjennomført (ved 108) ved bruk av 3D-rutenettmodellen. I enkelte implementeringer kan simuleringsresultatene valideres (ved 110) for å bestemme kvaliteten av strømningsytelsen for modellen. [0023] Streamline simulation is then performed (at 108) using the 3D grid model. In some implementations, the simulation results may be validated (at 110 ) to determine the quality of the flow performance of the model.

[0024] Ved gjennomføring av strømlinjesimuleringen ved bruk av 3D-rutenett-modellen (ved 108), kan én av flere ytelsesforbedrende teknikker anvendes, inkludert en flerskala teknikk, en mimetisk diskretiseringsteknikk, eller en to-punkts endelig volum diskretiseringsteknikk. [0024] When performing the streamline simulation using the 3D grid model (at 108), one of several performance-enhancing techniques may be used, including a multiscale technique, a mimetic discretization technique, or a two-point finite volume discretization technique.

[0025]Med flerskala-teknikken, kan en underjordisk struktur representeres ved bruk av en flerskala rutenettmodell som har minst et grovt rutenett og et fint rutenett i finere skala enn det grove rutenett. Flerskala-modellering av strømning og transport av fluider i porøse media, er basert på en hierarkisk rutenett-struktur som inkluderer et grovt rutenett og et underliggende finskala rutenett som inneholder reservoar-heterogeniteter. Fig. 2 illustrerer et eksempel på en hierarkisk rutenettstruktur som har et grovt rutenett og et fint rutenett. Det grove rutenett inkluderer blokker 152, hvorav enkelte inkluderer en forbundet samling av celler [0025] With the multiscale technique, an underground structure can be represented using a multiscale grid model that has at least a coarse grid and a fine grid at a finer scale than the coarse grid. Multiscale modeling of flow and transport of fluids in porous media is based on a hierarchical grid structure that includes a coarse grid and an underlying fine-scale grid containing reservoir heterogeneities. Fig. 2 illustrates an example of a hierarchical grid structure having a coarse grid and a fine grid. The coarse grid includes blocks 152, some of which include a connected collection of cells

(representert som polygonale celler 154, produsert ved gjennomføring av forfining) (represented as polygonal cells 154, produced by performing refinement)

fra det underliggende fine rutenett. I det fine rutenett av celler 154, representeres en frakturkorridor av en tykkere grå linje som man finner løsning for med det fine rutenett. from the underlying fine grid. In the fine grid of cells 154, a fracture corridor is represented by a thicker gray line for which a solution is found with the fine grid.

[0026]For å danne det grove rutenett, kan et inngangsrutenett, som representerer en underjordisk struktur, deles opp, så som ved å bruke enhetlig oppdeling hvor hver blokk i det grove rutenett har et likt antall av celler. Andre teknikker til oppdeling av et inngangsrutenett i blokker i det grove rutenett kan brukes i andre implementeringer. [0026] To form the coarse grid, an input grid representing an underground structure can be partitioned, such as using uniform partitioning where each block in the coarse grid has an equal number of cells. Other techniques for dividing an input grid into blocks in the coarse grid can be used in other implementations.

[0027]I det fine rutenett blir celler tilknyttet forskjellige reservoaregenskaper, så som bergart- og begart-fluidegenskaper. Som omtalt videre nedenfor, for ytterligere å forbedre effektivitet ved gjennomføring av strømningssimulering (for simulering av fluidstrømning i porøse media i et reservoar i en underjordisk formasjon), anvendes diskretisering på det fine rutenett. Diskretiseringen av det fine rutenett er del av en mimetisk teknikk som approksimerer forskjellige funksjoner som brukes til løsing med hensyn på trykk og flukser. Bruk av mimetisk approksimasjon tillater tilveiebringelse av et beregningsmessig mer nøyaktig løsningsprogram som brukes til gjennomføring av simulering av et reservoar. [0027] In the fine grid, cells are associated with different reservoir properties, such as rock and bedrock fluid properties. As discussed further below, to further improve efficiency when performing flow simulation (for simulating fluid flow in porous media in a reservoir in an underground formation), discretization is applied to the fine grid. The discretization of the fine grid is part of a mimetic technique that approximates different functions used for solving with respect to pressures and fluxes. The use of mimetic approximation allows the provision of a computationally more accurate solution program that is used to perform the simulation of a reservoir.

[0028]Det globale strømningsproblem løses på det grove rutenett ved bruk av spesielle basisfunksjoner som har under-rutenettoppløsning. Basisfunksjonene konstrueres ved å løse lokale strømningsproblemer på det fine rutenett, og kan brukes til å rekonstruere en konservativ approksimasjon av finskala-fluksene og trykk. Fluks refererer til en mengde av fluidstrømning pr. arealenhet pr. tidsenhet. [0028] The global flow problem is solved on the coarse grid using special basis functions that have sub-grid resolution. The basis functions are constructed by solving local flow problems on the fine grid, and can be used to reconstruct a conservative approximation of the fine-scale fluxes and pressures. Flux refers to an amount of fluid flow per area unit per unit of time.

[0029]I en alternativ utførelse kan det brukes en to-punkts endelig volum diskretiseringsteknikk. To-punktsmetoden er en endelig volummetode for å diskretisere trykkligningen, hvor trykkvariablene er gitt i cellene (la oss si ved cellens tyngdepunkt) og fluksen gjennom en flate mellom to naboceller approksimeres kun ved bruk av trykkvariablene som korresponderer til disse to celler. Approksimasjonen avhenger av den kjente geometri og egenskaper til begge celler. To-punkts endelig volum-diskretiseringsteknikken kan brukes med eller uten flerskala-teknikken. [0029] In an alternative embodiment, a two-point finite volume discretization technique may be used. The two-point method is a finite volume method for discretizing the pressure equation, where the pressure variables are given in the cells (let's say at the center of gravity of the cell) and the flux through a surface between two neighboring cells is only approximated using the pressure variables that correspond to these two cells. The approximation depends on the known geometry and properties of both cells. The two-point finite volume discretization technique can be used with or without the multiscale technique.

[0030]Et reservoar som kan modelleres og simuleres i samsvar med enkelte utførelser er illustrert på fig. 3, som viser en undergrunn (underjordisk formasjon) som inkluderer et reservoar 200 fra hvilket fluider (eksempelvis hydrokarboner, ferskvann, og så videre) kan produseres. Brønnboringer 202 er boret inn i under-grunnen for å skjære reservoaret 200. Selv om det ikke er vist, kan kompletterings-utstyr være tilveiebrakt i brønnboringene 202 for å assistere ved produsering ved fluider fra reservoaret 200 til jordens overflate. Overflateutstyr 204 er utplassert for å tillate utvinning av fluidene og for å føre de utvunnede fluider til mållokaliseringer. Arrangementet på fig. 3 kan være et landbasert arrangement eller et marint arrangement (hvor reservoaret 200 er lokalisert under en havbunn eller en annen vannbunn-overflate). [0030] A reservoir that can be modeled and simulated in accordance with some embodiments is illustrated in fig. 3, which shows a subsurface (underground formation) that includes a reservoir 200 from which fluids (eg, hydrocarbons, fresh water, and so on) can be produced. Well bores 202 are drilled into the subsurface to intersect the reservoir 200. Although not shown, completion equipment may be provided in the well bores 202 to assist in the production of fluids from the reservoir 200 to the earth's surface. Surface equipment 204 is deployed to allow recovery of the fluids and to deliver the recovered fluids to target locations. The arrangement in fig. 3 may be a land-based arrangement or a marine arrangement (where the reservoir 200 is located under a seabed or another waterbed surface).

[0031]Strømlinjesimuleringen av en underjordisk struktur så som reservoaret 200 vist på fig. 3 kan gjennomføres av en simulator 302 vist på fig. 4. Simulatoren 302 kan implementeres med programvare som kan utføres på den prosessor 306. Simulatoren 302 inkluderer i henhold til enkelte utførelser et flerskala mimetisk trykkløsningsprogram 304. Løsningsprogrammet 304 er i stand til å aksessere en modell 310 av den underjordiske struktur som skal simuleres, hvor modellen 310 er lagret i lagringsmedia 308) som kan implementeres med én eller flere disk-baserte lagringsinnretninger og/eller én eller flere lagringsinnretninger med integrert krets eller halvleder). Som omtalt ovenfor, modellen 310 tilveiebringer eksplisitt modellering av frakturkorridorer i den underjordiske struktur som skal simuleres. I enkelte mer spesifikke utførelser er modellen 310 en flerskala rutenettmodell som har minst et grovt rutenett og et fint rutenett, som omtalt ovenfor, hvor mimetisk diskretisering har blitt anvendt på det fine rutenett. Alternativt kan to-punkt endelig volum-diskretisering anvendes på modellen 310. [0031] The streamline simulation of an underground structure such as the reservoir 200 shown in fig. 3 can be implemented by a simulator 302 shown in fig. 4. The simulator 302 can be implemented with software that can be executed on the processor 306. The simulator 302 includes, according to some embodiments, a multiscale mimetic pressure solution program 304. The solution program 304 is able to access a model 310 of the underground structure to be simulated, where the model 310 is stored in storage media 308) which can be implemented with one or more disk-based storage devices and/or one or more integrated circuit or semiconductor storage devices). As discussed above, the model 310 provides explicit modeling of fracture corridors in the underground structure to be simulated. In some more specific embodiments, the model 310 is a multiscale grid model having at least one coarse grid and one fine grid, as discussed above, where mimetic discretization has been applied to the fine grid. Alternatively, two-point finite volume discretization can be applied to the model 310.

[0032]I en forskjellig utførelse, kan simulatoren 302 og løsningsprogrammet 304 implementeres med maskinvare, fast programvare, forskjellig logikk, eller enhver kombinasjon av programvare, maskinvare, fast programvare og forskjellig logikk. [0032] In a different embodiment, the simulator 302 and the solver 304 can be implemented with hardware, firmware, differential logic, or any combination of software, hardware, firmware, and differential logic.

[0033]Det følgende beskriver mimetisk diskretisering i nærmere detalj. Strømlinje-simuleringer er basert på en sekvensiell løsning av ligninger skrevet ved bruk av en delstrøm-formulering hvor trykkligningen lyder som følger: [0033] The following describes mimetic discretization in more detail. Streamline simulations are based on a sequential solution of equations written using a partial flow formulation where the pressure equation reads as follows:

[0034]Her er fasemobiliteten X? = kr? / u.,, den totale mobilitet X = EX,, og alle andre metningsavhengige parametere evalueres ved bruk av metninger fra det forutgående tidstrinn n-1; K er den absolutte permeabilitet; C, er kortform for Zc?f?, hvor f? =X?IX er delstrømmen; q er den totale kilde; og c? ogCier henholdsvis fasen og totale kompressibiliteter. Ved introdusering av en bakoverrettet diskretisering i tid, linearisering av ligning 1 og introdusering av en iterasjons-parameter v, kan trykkligningen ligning 1 skrives i den halv-diskrete form: [0034] Here the phase mobility X? = NOK? / u.,, the total mobility X = EX,, and all other saturation-dependent parameters are evaluated using saturations from the previous time step n-1; K is the absolute permeability; C, is short form for Zc?f?, where f? =X?IX is the partial current; q is the total source; and c? andCie respectively the phase and total compressibilities. By introducing a backward discretization in time, linearizing equation 1 and introducing an iteration parameter v, the pressure equation equation 1 can be written in the semi-discrete form:

[0035]Beregningsdomenen Q, som f.eks. representerer en blokk 152 i det grove rutenett vist på fig. 2, antas å bli diskretisert av et sett av polyedriske celler. For en gitt celle E, la uEvære vektoren av utoverrettede flukser over de nE flater av E. pE-trykket ved cellens senter og7iE-trykkene ved cellens flater. Tilsvarende, la NE være den matrise som inneholder normalvektoren for cellens flater multiplisert med det korresponderende flateareal, og XE være den matrise som inneholder vektorene fra flate-tyngdepunktene til cellens tyngdepunkt. Ved introdusering av en overførbarhetsmatrise TE, kan fluksene og de to trykk relateres som følger: [0035] The calculation domain Q, which e.g. represents a block 152 in the coarse grid shown in FIG. 2, is assumed to be discretized by a set of polyhedral cells. For a given cell E, let uE be the vector of outward fluxes across the nE faces of E. the pE pressure at the center of the cell and the 7iE pressures at the cell faces. Similarly, let NE be the matrix containing the normal vector of the faces of the cell multiplied by the corresponding face area, and XE be the matrix containing the vectors from the face centroids to the centroid of the cell. By introducing a transferability matrix TE, the fluxes and the two pressures can be related as follows:

[0036]For den mimetiske metode, er TE generelt en full matrise som kan konstrueres ved å påtvinge eksakthet for lineære trykk. TE kan følgelig skrives i formen TE = | E |NEKENE + fE, hvor den symmetrisk positiv-bestemte matrise fE kan velges vilkårlig så lenge den oppfyller fEXE = 0. Dette tilveiebringer en viss frihet i diskretiseringen, og den mimetiske teknikk kan konstrueres slik at den mimetiske teknikk kan falle sammen med, f.eks., enten to-punkts fluks-approksimering (two-point flux approximation, TFPA) -teknikken eller den bland ede endelig-elementteknikken med Raviart-Thomas basisfunksjoner av lavest orden på et kartesisk rutenett. [0036] For the mimetic method, TE is generally a full matrix that can be constructed by imposing exactness for linear pressures. TE can therefore be written in the form TE = | E |NEKENE + fE, where the symmetric positive-definite matrix fE can be chosen arbitrarily as long as it satisfies fEXE = 0. This provides some freedom in the discretization, and the mimetic technique can be constructed so that the mimetic technique can coincide with, f .eg, either the two-point flux approximation (TFPA) technique or the mixed finite element technique with lowest-order Raviart-Thomas basis functions on a Cartesian grid.

[0037]For å avslutte diskretiseringen av ligning 2, la u betegne de utadrettede flukser over flatene ordnet cellevis (hvor indre flater opptrer to ganger med mot-satte fortegn), s de cellevise metninger, p celletrykkene og % flatetrykket. Det følgende hybridsystem fremkommer da: [0037] To finish the discretization of equation 2, let u denote the outward fluxes over the surfaces arranged cell-wise (where inner surfaces appear twice with opposite signs), s the cell-wise saturations, p the cell pressures and % the surface pressure. The following hybrid system then emerges:

som løses inntil |pv_j-pv|| og || uv-1— uv ||, er tilstrekkelige små. Matrisen P er diagonal med oppføring ^|E|/At)for celle E. Matrisen B er blokkdiagonal med én blokk (m)"<1>for hver celle E, og på lignende vis, inneholder C blokker av nE x 1 vektorer med alle oppføringer lik én. Hvis og Du betegner diagonale matriser med C, nA henholdsvis uv-i på diagonalen, så er blokkmatrisen Vv.i= V(uv.a) gitt av BDUCD^. Til slutt, hver kolonne i D korresponderer til en unik flate og har én eller to enhetsoppføringer (for grense henholdsvis indre flater) korresponderende til indeksen/indeksene til flaten i den cellevise ordning. which solves until |pv_j-pv|| and || uv-1— uv ||, are sufficiently small. The matrix P is diagonal with entry ^|E|/At)for cell E. The matrix B is block diagonal with one block (m)"<1>for each cell E, and similarly, C contains blocks of nE x 1 vectors of all entries equal to one. If and Du denote diagonal matrices by C, nA and uv-i respectively on the diagonal, then the block matrix Vv.i= V(uv.a) is given by BDUCD^. Finally, each column in D corresponds to a unique surface and has one or two unit entries (for boundary and interior surfaces respectively) corresponding to the index(s) of the surface in the cell-wise arrangement.

[0038]Det følgende beskriver det flerskala mimetiske trykkløsningsprogram 304 i nærmere detalj. [0038] The following describes the multiscale mimetic pressure solution program 304 in more detail.

[0039]Det flerskala mimetiske trykkløsningsprogram 304 i henhold til enkelte utførelser er en variant av et flerskala blandet endelig-element løsningsprogram, så som det som beskrives i Zhiming Chen et al., "En blandet flerskala endelig element-metode for elliptiske problemer med oscillerende koeffisienter," (2003). Det flerskala mimetiske trykkløsningsprogram 304 i henhold til enkelte utførelser har erstattet indre produkter i det flerskala blandede endelig-element løsnings-program med mimetiske approksimasjonen som omtalt ovenfor. Løsnings-programmet 304 representerer også flerskala basisfunksjoner i form av en vektor av flukser på det fine rutenett inne i hver grove blokk. Løsningsprogrammet 304 kan anvendes på modeller for enten kompressible eller ikke-kompressible fluider. Et eksempel på kompressibelt fluid, er kompressibel, tre-fase svartolje. [0039] The multiscale mimetic pressure solver 304 according to some embodiments is a variant of a multiscale mixed finite element solver, such as that described in Zhiming Chen et al., "A Mixed Multiscale Finite Element Method for Elliptic Problems with Oscillating coefficients,” (2003). The multiscale mimetic pressure solver 304 according to some embodiments has replaced inner products in the multiscale mixed finite element solver with the mimetic approximation discussed above. The solution program 304 also represents multiscale basis functions in the form of a vector of fluxes on the fine grid inside each coarse block. The solution program 304 can be applied to models for either compressible or non-compressible fluids. An example of a compressible fluid is compressible, three-phase black oil.

[0040]Som forklart ovenfor, flerskala-løsningsprogrammet er basert på et hierarkisk to-nivå rutenett hvor blokkene Qj(eksempelvis 152 på fig. 2) i det grove rutenettet inkluderer et forbundet sett av celler fra det underliggende fine rutenett, som den fulle heterogenitet er representert på. I sin enkleste form inkluderer approksimasjonsrommet en konstant approksimasjon av trykket inne i hver grove blokk og et sett av hastighets basisfunksjoner tilknyttet hver grenseflate mellom to grove blokker. Betrakt to naboblokker Qjog Qjog la Qy være en omegn-inneholdende Qjog Qj. Basisfunksjonen vp^ er konstruert ved å løse [0040] As explained above, the multiscale solution program is based on a hierarchical two-level grid where the blocks Qj (eg 152 in Fig. 2) of the coarse grid include a connected set of cells from the underlying fine grid, as the full heterogeneity is represented on. In its simplest form, the approximation space includes a constant approximation of the pressure inside each coarse block and a set of velocity basis functions associated with each interface between two coarse blocks. Consider two neighboring blocks Qjog Qjog let Qy be a neighborhood containing Qjog Qj. The basis function vp^ is constructed by solving

i Qy med v^ • h = 0 på d£lr Hvis Qy ^ Q, uQj, deretter beregnes denne basisfunksjonen ved bruk av overlapping eller oversampling. Formålet med vektings-funksjonenWj(x) er å fordele V • u over blokken og produsere en strøm med gjennomsnittlig enhetshastighet over grenseflaten dQ, ndQ,, og funksjonen er derfor normalisert, slik at dens integral over Qjer lik én. i Qy with v^ • h = 0 on d£lr If Qy ^ Q, uQj, then this basis function is calculated using overlap or oversampling. The purpose of the weighting function Wj(x) is to distribute V • u over the block and produce a current with average unit velocity over the interface dQ, ndQ,, and the function is therefore normalized, so that its integral over Q is equal to one.

[0041]La Vy betegne basisfunksjonen konstruert ved løsing av ligning 5 ved bruk av den mimetiske diskretisering omtalt ovenfor. For å konstruere grovskala-systemet, skrives basisfunksjonene som vpy = vp"<-><vp>^, hvor vp" (E) er lik vp^E) [0041] Let Vy denote the basis function constructed by solving equation 5 using the mimetic discretization discussed above. To construct the coarse-scale system, the basis functions are written as vpy = vp"<-><vp>^, where vp" (E) equals vp^E)

hvis EeQjj\Qjog ellers null, og vp"(E) er lik -vp^E) hvis EeQjog ellers null. Disse hybridbasisfunksjoner vp" er nå samlet som kolonner i en matrise vp. if EeQjj\Qjog otherwise zero, and vp"(E) is equal to -vp^E) if EeQjog otherwise zero. These hybrid basis functions vp" are now collected as columns of a matrix vp.

[0042]To forlengelsesoperatorer I og J introduseres fra blokker/grove grenseflater til celler/fine flater, slik at element ij er lik én hvis blokk/grov grenseflate nr. j inneholder celle/flatenummer i og ellers null. Det globale grovskalasystem lyder da: hvor indeksen f angir matriser fra fin-skaladiskretiseringen. Så snart ligning 6 er løst, kan fin-skalafluksene fremskaffes umiddelbart som uf=<*>Fu. [0042] Two extension operators I and J are introduced from blocks/coarse interfaces to cells/fine surfaces, so that element ij is equal to one if block/coarse interface no. j contains cell/surface number i and zero otherwise. The global coarse-scale system then reads: where the index f indicates matrices from the fine-scale discretization. As soon as equation 6 is solved, the fine-scale fluxes can be obtained immediately as uf=<*>Fu.

[0043]Det følgende beskriver anvendelse av det flere-skala mimetiske trykk-løsningsprogram 304 på strømlinje-simulering, i samsvar med enkelte utførelser. [0043] The following describes application of the multi-scale mimetic pressure solver 304 to streamline simulation, in accordance with some embodiments.

[0044]Det flerskala mimetiske trykkløsningsprogram 304 har to trekk som kan brukes til å forbedre ytelsen ved strømlinje-simulering når man har å gjøre med geologiske modeller for hvilke fraktursystemene eller frakturkorridorene er eksplisitt modellert. [0044] The multiscale mimetic pressure solver 304 has two features that can be used to improve streamline simulation performance when dealing with geologic models for which the fracture systems or fracture corridors are explicitly modeled.

[0045]Det første trekk (flerskalatrekk) tillater effektiv beregning av trykk, og det annet trekk (mimetisk løsningsmåte) tillater effektiv håndtering av fortegnede eller ikke-ortogonale rutenett og beregning av fluksfeltet. Fortegnede rutenett refererer til rutenett som har celler som hovedsakelig er ikke-uniforme og ikke-ortogonale. Ikke-ortogonalitet uttrykt ved innrettingen av trykkfall og strømningsvektorer kan også oppstå på grunn av anisotropi i permeabilitet og også ikke-innrettingen av permeabilitetssensor med rutenettcellens orientering. Inneværende metoder for korrigering av ikke-ortogonalitet krever betydelige databehandlingsressurser. Alternativt, er mye innsats påkrevet for å designe passende simulerings-rutenett for å representere strømning nøyaktig i komplekse geologiske modeller. Ved konstruering av en geologisk modell, blir fortegnede rutenett ofte brukt for korrekt å representere geometrien og volumet av geologisk trekk. Nøyaktig strømnings-simulering på fortegnede rutenett reduserer behovet for å bygge om igjen et rutenett for simuleringsformål, hvilket ytterligere øker hastigheten av arbeids-forløpene ved iterativ modellering. Den mimetiske løsningsmåte er en fler-punkts fluks-approksimasjonsteknikk som er robust, men som kan føre til større antall av ukjente. En flerskalateknikk er følgelig foretrukket som en ledsager til den mimetiske løsningsmåte for å opprettholde ytelse. [0045] The first feature (multiscale feature) allows efficient calculation of pressure, and the second feature (mimetic solution) allows efficient handling of signed or non-orthogonal grids and calculation of the flux field. Signed grids refer to grids that have cells that are predominantly non-uniform and non-orthogonal. Non-orthogonality expressed by the alignment of pressure drop and flow vectors can also occur due to anisotropy in permeability and also the non-alignment of permeability sensor with grid cell orientation. Current methods for correcting non-orthogonality require significant computing resources. Alternatively, much effort is required to design appropriate simulation grids to accurately represent flow in complex geological models. When constructing a geological model, signed grids are often used to correctly represent the geometry and volume of geological features. Accurate flow simulation on mapped grids reduces the need to rebuild a grid for simulation purposes, which further increases the speed of work processes in iterative modelling. The mimetic solution method is a multi-point flux approximation technique that is robust but can lead to a large number of unknowns. A multiscale technique is therefore preferred as a companion to the mimetic solution to maintain performance.

[0046]Det er generelt to måter som flerskala-teknikken kan anvendes på innenfor en strømlinje-simulator: (1) som et hurtig, approksimativt trykkløsningsprogram som reduserer antallet av uavhengige ukjente i trykkligningen; eller (2) som en teknikk som tar hensyn til innvirkningen av undercelle-heterogeniteter som ikke er representert i inngangsrutenettet. [0046] There are generally two ways in which the multiscale technique can be applied within a streamline simulator: (1) as a fast, approximate pressure solution program that reduces the number of independent unknowns in the pressure equation; or (2) as a technique that takes into account the impact of subcell heterogeneities that are not represented in the input grid.

[0047]Den første teknikk er den klassiske flerskala modelleringsteknikk hvor den primære innmating til reservoarsimulatoren er det finskala geologiske rutenett og tilknyttede egenskaper. Alle geologiske trekk inkludert frakturer modelleres direkte på det fine rutenett. Det grove rutenett, på hvilket løsningsprogrammet søker å løse med hensyn på trykk, kan konstrueres enten automatisk (eksempelvis ved oppdeling av et logisk kartesisk rutenett i rektangulære blokker i indeksrommet), eller med varierende grader av brukerstyring. [0047] The first technique is the classic multi-scale modeling technique where the primary input to the reservoir simulator is the fine-scale geological grid and associated properties. All geological features including fractures are modeled directly on the fine grid. The coarse grid, on which the solution program seeks to solve with respect to pressure, can be constructed either automatically (for example by dividing a logical Cartesian grid into rectangular blocks in the index space), or with varying degrees of user control.

[0048]Det foreløpige arbeid kan gjøres ved løsningsprogram mets oppsettstrinn (ved beregning av lokale løsninger under den initiale fase). På denne måte blir antallet av uavhengige ukjente i trykkligningen redusert, slik at de blir tilknyttet det grove rutenett. Hastighetsfeltet som realiseres på det fine rutenett er en god approksimasjon til den direkte fint-rutenettløsning. Hensikten er å løse trykkligningen mer effektivt på et mindre lineært system samtidig som man tillater noe forringelse i nøyaktighet. [0048] The preliminary work can be done during the setup step of the solution program (when calculating local solutions during the initial phase). In this way, the number of independent unknowns in the pressure equation is reduced, so that they are associated with the rough grid. The velocity field realized on the fine grid is a good approximation to the direct fine grid solution. The intention is to solve the pressure equation more efficiently on a less linear system while allowing for some degradation in accuracy.

[0049]Beregning av de lokale løsninger, har en ytterligere kostnad, og det kan være nødvendig å regne de lokale løsninger om igjen for flerfase-strømning. Dette er imidlertid der hvor fremskritt i datamaskinsystemer kan nyttiggjøres for å opprettholde høy ytelse. Hvert lokale problem er uavhengig og kan derfor løses uavhengig på forskjellige prosesseringselementer i et multiprosesserings datamaskinsystem. [0049] Calculation of the local solutions has an additional cost, and it may be necessary to recalculate the local solutions for multiphase flow. However, this is where advances in computer systems can be utilized to maintain high performance. Each local problem is independent and therefore can be solved independently on different processing elements in a multiprocessing computer system.

[0050]I tillegg, strømlinjegenerering og løsing av metningsligninger langs strømlinjer er naturlige parallelle oppgaver som kan utføres i parallell i et multi-prosessering datamaskinsystem. Dette kan være særlig nyttig i simulering av et frakturer! reservoar, ettersom et en-dimensjonal endelig differanse-metningløsningsprogram kan bruke betydelig tid ved løsing med hensyn på metning langs hver strømlinje. [0050] In addition, streamline generation and solving saturation equations along streamlines are natural parallel tasks that can be performed in parallel in a multi-processing computer system. This can be particularly useful in simulating a fracture! reservoir, as a one-dimensional finite-difference saturation solution program can spend considerable time solving with respect to saturation along each streamline.

[0051]Den annen teknikk omtalt ovenfor anvender flerskalateknikken på to separate rutenettsystemer. Det primære rutenett inkluderer geologisk bakgrunnsinformasjon, på hvilket et sekundært rutenett eller rutenettsystem som representerer trekk med stor innvirkning, så som frakturer, er superponert. Det annet rutenett forventes å ha en oppløsning som er i samme størrelse som karakteristikaene for de geologiske trekk. [0051] The second technique discussed above applies the multiscale technique to two separate grid systems. The primary grid includes geological background information, on which a secondary grid or grid system representing high-impact features, such as fractures, is superimposed. The second grid is expected to have a resolution of the same size as the characteristics of the geological features.

[0052]Det primære rutenett kan brukes som en foreløpig kandidat for det grove rutenett for flerskala-løsningsmåten. Foreningen av det primære og sekundære rutenett konstrueres etterpå og automatisk (hvis mulig). Det primære rutenett tjener kun som en foreløpig kandidat, og kan kreve modifikasjon for bedre å modellere de diskrete geologiske objekter. For eksempel, kan det være irrelevant å ha høyere rutenettoppløsning i områder bort fra frakturkorridorer. Man kan derfor finne de celler som inneholder frakturkorridorer, og kun forfine dem, og eventuelt deres naboer. På denne måte, kan man kombinere det primære rutenett med lokalt forfinede strukturer eller ustrukturerte rutenett. [0052] The primary grid can be used as a preliminary candidate for the coarse grid for the multiscale solution mode. The union of the primary and secondary grids is constructed afterwards and automatically (if possible). The primary grid serves only as a preliminary candidate, and may require modification to better model the discrete geological objects. For example, it may be irrelevant to have higher grid resolution in areas away from fracture corridors. One can therefore find the cells that contain fracture corridors, and only refine them, and possibly their neighbours. In this way, one can combine the primary grid with locally refined structures or unstructured grids.

[0053]Den mimetiske diskretisering beskrevet ovenfor er godt egnet til både strukturerte og ustrukturerte rutenett inneholdende polyedriske celler. De lokale løsninger brukes ved sammenstilling av de matriser som er nødvendige for å løse trykkligningen, for konstruering av det detaljerte hastighetsfelt og tracing av strømlinje inne i cellen (den grove celle). Det er ikke nødvendig å lagre hele det fine rutenett eksplisitt; man behøver kun å fremskaffe forholdet mellom cellene i det primære rutenett, deres forfining og sammensetningen av det grove rutenett (som kan være forskjellig fra det primære rutenett). Cellene som ikke har noen forfining behøver ingen lokal løsning og intet ytterligere lagringsminne. Disse cellene kan behandles på den samme måte som de behandles i den mimetiske teknikk, for å minimere lagringen og det arbeid som er nødvendig for å sammen-stille matrisene. [0053] The mimetic discretization described above is well suited to both structured and unstructured grids containing polyhedral cells. The local solutions are used when compiling the matrices necessary to solve the pressure equation, for constructing the detailed velocity field and tracing streamlines inside the cell (the rough cell). It is not necessary to save the entire fine grid explicitly; one only needs to obtain the relationship between the cells of the primary grid, their refinement and the composition of the coarse grid (which may be different from the primary grid). The cells that have no refinement need no local solution and no additional storage memory. These cells can be processed in the same way as they are processed in the mimetic technique, to minimize the storage and work required to assemble the arrays.

[0054]Flerskala-løsningsmåten har den evne at den kan rekonstruere en finskala hastighet samtidig som den tar hensyn til den høye strømningsmengde i trange frakturkorridorer, slik at strømlinjene konstruert fra fint-rutenetthastigheten er tettere i frakturkorridorene. Flerskala-strømningslinjeløsningen reproduserer følgelig småskala-trekkene for fint-rutenettløsningen. [0054] The multiscale solution has the ability to reconstruct a fine-scale velocity while taking into account the high flow rate in narrow fracture corridors, so that the streamlines constructed from the fine-grid velocity are denser in the fracture corridors. The multiscale streamline solution therefore reproduces the small-scale features of the fine-grid solution.

[0055]Fig. 5 er et flytdiagram over en prosess for gjennomføring av strømlinje-simulering ved bruk av et flerskala mimetisk løsningsprogram i henhold til en utførelse. Prosessen på fig. 5 kan gjennomføres med programvare, maskinvare, fast programvare, forskjellig logikk, osv. (eller enhver kombinasjon av dette). Initialt dannes en hierarkisk rutenettstrukur som inkluderer i det minste et grovt rutenett og et fint rutenett (ved 402). Det grove rutenett deles opp fra et inngangsrutenett (eksempelvis kartesisk rutenett) i blokker, hvor hver blokk har en samling av for- bundne celler som er tilknyttet forskjellige reservoaregenskaper, så som bergart-og bergartfluid-egenskaper. [0055] Fig. 5 is a flow diagram of a process for performing streamline simulation using a multiscale mimetic solution program according to one embodiment. The process in fig. 5 can be implemented with software, hardware, firmware, different logic, etc. (or any combination thereof). Initially, a hierarchical grid structure is formed that includes at least a coarse grid and a fine grid (at 402). The coarse grid is divided from an input grid (eg Cartesian grid) into blocks, where each block has a collection of connected cells that are associated with different reservoir properties, such as rock and rock fluid properties.

[0056]Deretter anvendes mimetisk diskretisering (ved 404) på det fine rutenett for å forbedre effektivitet ved løsing av en trykkligning for å løse med hensyn på trykk-og fluksverdier. Flerskala mimetisk løsningsprogrammet 304 blir deretter anropt (ved 406) for å gjennomføre strømlinjesimulering. Som et resultat av utføringen av løsningsprogrammet 304, blir utgangsverdier (eksempelvis trykk- og fluksverdier) generert (ved 408) for utmating. [0056] Mimetic discretization is then applied (at 404) to the fine grid to improve efficiency in solving a pressure equation to solve for pressure and flux values. The multiscale mimetic solver 304 is then called (at 406) to perform streamline simulation. As a result of the execution of the solution program 304, output values (eg, pressure and flux values) are generated (at 408) for output.

[0057]Instruksjoner i programvare beskrevet ovenfor (inkludert simulatoren 302 og løsningsprogrammet 304 på fig. 4) lastes for utførelse og en prosessor (så som prosessor 306 på fig. 4). Prosessoren inkluderer mikroprosessorer, mikrokontrollere, prosessormoduler eller delsystemer (inkludert én eller flere mikroprosessorer eller mikrokontrollere), eller annen styring eller databehandlingsinnretninger. En "prosessor" kan referere til en enkelt komponent eller til flere komponenter (eksempelvis én CPU eller flere CPU-er i én eller flere datamaskiner). [0057] Instructions in software described above (including the simulator 302 and the solver 304 of FIG. 4) are loaded for execution and a processor (such as processor 306 of FIG. 4). The processor includes microprocessors, microcontrollers, processor modules or subsystems (including one or more microprocessors or microcontrollers), or other control or data processing devices. A "processor" can refer to a single component or to multiple components (for example, one CPU or multiple CPUs in one or more computers).

[0058]Data og instruksjoner (i programvaren) er lagret i respektive lagringsinnretninger, som er implementert som ett eller flere datamaskinlesbare eller datamaskinanvendbare lagringsmedia. Lagringsmediaene inkluderer forskjellige former for minne, inkludert halvlederminne-innretninger, så som dynamiske eller statiske direkteminner (dynamic or static random access memories, DRAMs or SRAMs), slettbare og programmerbare leselagre (erasable and programmable read-only memories, EPROMs), elektrisk slettbare og programmerbare leselagre (electrically erasble and programmable read-only memories, EEPROMs) og flash-minner; magnetiske disker, så som faste, floppy- og uttakbare disker; andre magnetiske media inkludert bånd; og optiske media så som kompaktdisker (compact disks, CDs) eller digitale videodisker (digital videodisks, DVDs). [0058] Data and instructions (in the software) are stored in respective storage devices, which are implemented as one or more computer-readable or computer-usable storage media. The storage media include various forms of memory, including semiconductor memory devices such as dynamic or static random access memories (DRAMs or SRAMs), erasable and programmable read-only memories (EPROMs), electrically erasable and programmable read-only memories (electrically erasable and programmable read-only memories, EEPROMs) and flash memories; magnetic disks, such as fixed, floppy and removable disks; other magnetic media including tapes; and optical media such as compact disks (CDs) or digital video disks (digital video disks, DVDs).

[0059]Selv om enkelte utførelser har blitt offentliggjort, vil de som har fagkunnskap innen teknikken, og har fordelen av å ha denne offentliggjøring, innse tallrike modifikasjoner og variasjoner fra disse. Det er meningen at de vedføyde krav skal dekke slike modifikasjoner og variasjoner. [0059] Although certain embodiments have been disclosed, those skilled in the art, and having the benefit of this disclosure, will realize numerous modifications and variations therefrom. It is intended that the attached requirements shall cover such modifications and variations.

Claims

1. Method for simulating compressible multiphase fluid flow to characterize an underground structure containing a fracture corridor, comprising: representing the underground structure using a model, wherein the model includes a first grid and a second, finer grid that resolves the fracture corridor to define a connected collection of cells and there around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid; and performing, by means of a processor, a streamline simulation using the model in which a multiscale solution program solves for pressures and fluxes using multipoint flux approximation for cell interface fluxes of a flux field for tracing streamlines characterizing the underground structure and fracture corridor , and where the multiscale solution program takes into account mobility and compressibility of the compressible multiphase fluid.

2. Method as stated in claim 1, where execution of the streamline simulation using the model includes execution of the streamline simulation using the model for which one of two-point finite volume discretization and mimetic discretization has been used as flux approximation imation for the cell interface flux.

3. Method as stated in claim 1, further comprising: during an initial phase, calculation of local solutions to solve with respect to initial values in local regions of the underground structure, to reduce a number of unknowns when solving a pressure equation with the solution program .

4. Method as stated in claim 3, where calculation of the local solutions includes calculation of the local solutions in parallel using corresponding processing elements in a multiprocessing computer system.

5. Method as set forth in claim 1, wherein combining the first and second grids causes fracture corridors in the second grid to be superimposed on the first grid.

6. Method as set forth in claim 5, wherein the first grid contains dual porosity information to model small fractures not modeled by the second grid.

7. Computer, comprising: a storage medium for storing a grid structure modeling an underground structure, wherein the grid structure also represents fracture corridors in the underground structure; and a processor to: represent the underground structure using the grid structure; and executing a streamline solver program to perform streamline simulation of compressible multiphase fluid flow to produce outputs using the grid structure, the grid structure comprising a first grid and a second finer grid representing the fracture corridors by resolving the fracture corridor to define a connected collection of cells, where around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid, and where a multiscale solution program solves with respect to pressures and fluxes by applying multipoint flux approximation for cell interface fluxes of a flux field for tracing of streamlines that characterize the underground structure and the fracture corridor, where the multiscale solution program takes into account the mobility and compressibility of the compressible multiphase fluid.

8. The computer as set forth in claim 7, wherein the underground structure comprises a fluid reservoir, and wherein the processor is further configured to: provide a reservoir model that does not include the fracture corridor; providing a representation of the fracture corridor; and combine the reservoir model and representation to form the grid structure.

9. Subject matter comprising at least one computer-readable storage medium containing instructions which, when executed, cause a processor to: provide a model of a reservoir, the model containing a representation of a fracture corridor in the reservoir; and perform streamline simulation of compressible multiphase fluid flow using the model containing the fracture corridor representation, wherein the model comprises a first grid including geological background information about the reservoir and a second, finer grid for the representation of the fracture corridors upon resolution of the fracture corridor to define a connected collection of cells, and where around the connected collection of cells, cells of the first grid are mathematically connected to the cells of the second grid, and where a multi-scale solution program solves with regard to pressure and fluxes by using multi-point flux approximations for cell boundary surface fluxes of a flux field for tracing streamlines characterizing the reservoir and the fracture corridor, where the multi-scale solution program takes into account mobility and compressibility of the compressible multi-phase fluid.

10. Subject matter as set forth in claim 9, wherein the multipoint flux approximations for cell interface fluxes include one of two-point finite volume discretization and mimetic discretization.

11. Method as stated in claim 1, where the first grid and the second grid comprise three-dimensional grids.

12. Method as set forth in claim 11, wherein the connected collection of cells comprises polyhedral cells.

13. A method as set forth in claim 1, comprising identifying a cell of the first grid that includes at least one portion of the fracture corridor and refining the identified cell to form at least a portion of the second, finer grid.

14. Method as stated in claim 13, comprising refining a neighboring cell of the identified cell to form at least part of the second, finer grid.

15. A method as set forth in claim 13, comprising providing a local solution for the refined identified cell.

16. Method as stated in claim 15, comprising using the local solution for compiling at least one matrix that is solved with respect to pressure, for constructing at least part of a velocity field and for tracing at least one of the streamlines.

17. A method as set forth in claim 1, wherein the connected collection of cells of the second grid, which is finer than the first grid, enables an increase in streamline density to account for flow rates in the fracture corridor.

18. Method as set forth in claim 1, wherein the underground structure comprises several fracture corridors and wherein the model comprises a plurality of finer grids where each of the finer grids resolves at least one of the fracture corridors to define a respective connected collection of cells.

19. Computer as stated in claim 7, where the grid structure represents several fracture corridors and where the model comprises a plurality of finer grids where each of the finer grids resolves at least one of the fracture corridors to define a respective connected collection of cells.

20. Object as stated in claim 9, where the grid structure represents several fracture corridors and where the model comprises a plurality of finer grids where each of the finer grids resolves at least one of the fracture corridors to define a respective connected collection of cells.